Honokiolün PC12 hücrelerinde HIF-1 α - VEGF yolağı üzerindeki düzenleyici etkisinin ağ farmakolojisi ve hücre deneylerine dayalı olarak araştırılması
Magnolia officinalis, rutubeti kurutabilen, balgamı ortadan kaldırabilen ve aşırı Qi'yi rahatlatabilen Qi düzenleyici bir ilaç olarak, son yıllarda hem yurt içinde hem de uluslararası alanda yaygın olarak incelenmiştir. Magnolia officinalis'in ana bileşenleri ve magnolol, minimal toksisiteye ve anti-enflamatuar, analjezik, anti-tümör ve anti patojenik mikroorganizmalar gibi farmakolojik etkilere sahip yüksek biyoaktif fenolik bileşikler sınıfıdır. Houpo fenol, kan-beyin bariyeri yoluyla merkezi sinir sistemine girebilir ve sinir dokusu üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olabilir, bu da onu nörolojik hastalıklar için umut verici bir ilaç haline getirir; Öte yandan, honokiol ayrıca mide kanseri, akciğer kanseri, karaciğer kanseri ve pankreas kanseri gibi çeşitli kanserler üzerinde terapötik etkilere sahiptir.
HIF-1 α ekspresyonunun aktive edilmesi anjiyogenezi, nöroproteksiyonu ve nöral onarımı teşvik edebilir ve böylece serebral iskemik sıçanları tedavi edebilir. Ayrıca, HIF-1 tümör anjiyogenezinin düzenlenmesinde de önemli bir faktördür ve magnolol çoğu tümörde ve retinal iskemik hastalıkta HIF yolağının ve hipoksi aracılı pro anjiyojenik genlerin ekspresyonunu inhibe eder. Yukarıdaki çalışmalar, magnolol ile HIF-1 α'nın farklı durumlarda düzenlenmesinin farmakolojik etkileri için anahtar mekanizma olduğunu göstermektedir. Bu çalışmada "HIF-1 α" başlangıç noktası olarak alınmış ve normoksik ve hipoksik koşullar altında PC12 hücrelerinde honokiolün HIF-1 α - VEGF yolu üzerindeki düzenleyici etkilerini araştırmak için ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulama kullanılmıştır.

 

Normoksik koşullar altında, HIF-1 α ve VEGF'nin ifadesi düşüktür, ancak magnolol uygulaması HIF-1 α ve VEGF proteinlerinin ifadesini önemli ölçüde artırır; Hipoksik koşullar altında, HIF-1 α ve VEGF yüksek oranda ifade edilir ve honokiol uygulaması HIF-1 α ve VEGF'nin ifadesini önemli ölçüde engeller. Houpo fenol, farklı durumlarda HIF-1 α ve VEGF üzerinde farklı düzenleyici etkiler sergilemektedir ve bu da farmakolojik mekanizmasının incelenmesi ve kullanımının geliştirilmesi için büyük önem taşımaktadır. Honokiolün HIF-1 α'nın oluşumunu ve bozunmasını nasıl etkilediğine ilişkin olarak, bu çalışmanın moleküler yerleştirme sonuçları honokiolün iki bozunma enzimi olan PHDs ve VHL ile iyi bir bağlanma aktivitesine sahip olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, spesifik degradasyon enziminin aktive mi edildiği yoksa inhibe mi edildiğini hala netleştiremiyoruz, bu da gelecekte çalışılması gereken bir yöndür.

Ağ farmakolojisi, ilaç hedeflerinin belirlenmesini kolaylaştırabilen sistem biyolojisi yöntemleriyle yürütülen bir çalışmadır ve geleneksel Çin tıbbında etken maddelerin ve etki mekanizmalarının tahmin edilmesinde yaygın olarak uygulanmaktadır. Örneğin, araştırmalar antidepresan tedavisinde geleneksel Çin tıbbının ağ düzenleme mekanizmasını özetlemiştir ve sonuçlar geleneksel Çin tıbbının "çok hedefli çoklu yol", "nöroendokrin bağışıklık ağı" ve PI3K Akt sinyal yolunun düzenlenmesi yoluyla antidepresan etkiler gösterdiğini ortaya koymuştur. Geleneksel Çin tıbbı anti-tümör ağ farmakolojisi araştırmalarında, geleneksel Çin tıbbının anti-enflamatuar, anti-bağışıklık sistemi, anti anjiyogenez, enerji metabolizması ve diğer mekanizmalar yoluyla anti-tümör etkiler gösterdiği bildirilmiştir. Buna ek olarak, bazı araştırmacılar geleneksel Çin tıbbının PI3K Akt yolu, HIF-1 yolu ve TNF yolunu düzenleyerek sinir hücrelerinin büyümesini ve çoğalmasını teşvik ettiğini ve hücre apoptozunu inhibe ettiğini, böylece hipokside belirli bir düzenleyici rol oynadığını bulmuşlardır. GO zenginleştirme analizi sonuçları hipoksiye verilen yanıtları, vasküler endotelyal büyüme faktörü stimülasyonuna verilen hücresel yanıtları, enflamatuar yanıtları ve hipoksinin karmaşık patogeneziyle ilgili olabilecek diğer biyolojik süreçleri içerir. Bu da honokiolün hastalıkların oluşumu ve gelişimine çoklu seviyelerden ve yollardan müdahale edebileceğini göstermektedir. KEGG zenginleştirme analizi sonuçları HIF-1 yolu, VEGF yolu, PI3K Akt yolu vb. içerir. PI3K Akt yolu, fosforilasyon yoluyla ilgili proteinleri düzenleyebilir, böylece hücre büyümesini teşvik edebilir ve apoptozu inhibe edebilir. HIF-1 yolu, vücudun oksijen sağlama kapasitesini iyileştirmek ve iskemik ve hipoksik ortamlara uyum sağlamak için kan akışını artırmak üzere gen ifadesini değiştirebilir. VEGF, HIF-1 α'nın aşağı akış hedef genidir. Hipoksik koşullar altında, HIF-1 α'nın üretimini ve stabilizasyonunu uyarabilir ve VEGF'nin transkripsiyonunu başlatarak VEGF'nin ifadesinin artmasına neden olabilir. Aşağıda, depresyon, serebral iskemi ve tümör hastalıklarını tartışmaya odaklanacağız.
HIF-1 α - VEGF sinyal yolunun etkinleştirilmesi, sinaptik plastisitenin teşvik edilmesinde ve CUMS'de depresyon benzeri davranış ve hafıza bozukluğunun etkili bir şekilde tersine çevrilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Bunlar arasında, hipoksi indüklenebilir faktör-1 (HIF-1) hipoksiye yanıt veren bir transkripsiyon faktörüdür. Hücresel bir oksijen reseptörü olarak, insan hücrelerinde yaygın olarak ifade edilen kararsız alfa ve beta alt birimlerinden oluşan bir heterodimerdir. Çalışmalar hipoksik önkoşullamanın (HP) hipokampus, hipotalamusun paraventriküler çekirdeği ve sıçanların neokorteksinde HIF-1 α ekspresyonunu artırabildiğini göstermiştir. Aralıklı hipoksinin (IH) hipokampal anjiyogenezi ve nörojenezi uyarabildiği ve beyin hafıza bozukluğunu iyileştirebildiği bildirilmiştir. Bu nedenle, HIF-1 α sinyal yolu depresyon tedavisi için umut verici bir potansiyel hedeftir. Vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) endotelyal hücreler için yüksek özgüllüğe sahiptir ve merkezi sinir sisteminde nörotrofik ve nöroprotektif etki potansiyeline sahiptir. Araştırmalar VEGF'nin nöronlarda sinaptik plastisiteyi etkilediğini ve aksonal büyümeyi ve nörogenezi teşvik edebileceğini göstermiştir. VEGFR-2 (KDR), VEGF için bir hücre yüzeyi reseptörüdür ve reseptörü VEGFR-2 aracılığıyla uzun süreli güçlendirme, plastisite gelişimi ve bilişsel fonksiyon gelişimine aracılık ederek öğrenme ve hafızada rol oynar. Özetle, HIF-1 α - VEGF sinyal yolunun aktive edilmesi, depresif benzeri davranışların iyileştirilmesi için oldukça araştırılmış bir stratejidir. Buna ek olarak, sinir hücrelerinde, PI3K Akt yolu sinir hücrelerinin çoğalmasını ve farklılaşmasını düzenleyebilir ve ayrıca serebral kan akışını düzenlemeye ve depresyonun oluşumu ve gelişimi ile yakından ilişkili olan nöronal sağkalımı teşvik etmeye katılabilir. Depresyonun patogenezi sinaptik plastisite bozukluğu ile ilişkilidir. Sinaptik plastisite değişiklikleri sinaptik proteinlerin ekspresyonu ile yakından ilişkilidir. PSD95, sinaptik iletimi ve sinaptik işlevi düzenleyebilen bir tür postsinaptik yoğun materyal (PSD) protein ailesidir. SYN1, sinapsların sayısını, yoğunluğunu ve dağılımını yansıtabilen sinaptik veziküller için spesifik bir marker proteindir. PSD95 ve SYN1, sinyal iletimi ve sinaptik plastisitenin desteklenmesinde önemli bir rol oynar ve bazı antidepresan ilaçlar sinaptik plastisiteyi önemli ölçüde artırabilir. Bu, honokiolün PC12 hücrelerinde sinaptik plastisiteyi artırmak için PSD95 ve SYN1 proteinlerinin seviyelerini artırabildiği 2.8 ve 2.9'un sonuçlarıyla tutarlıdır.

Fokal serebral iskemili sıçanların nörolojik fonksiyonlarının iyileştirilmesi, HIF-1 α - VEGF sinyal yolunun ekspresyonunun teşvik edilmesi ve serebral iskemi sonrası sinaptik plastisite oluşumu ile ilişkili olabilir. Araştırmacılar, beyin koruma mekanizmasının HIF-1 α ve onun aşağı akış hedef genleri VEGF ve EPO'nun artan ekspresyonu ile ilişkili olduğunu bulmuşlardır. Yüksek irtifa hipoksisinin neden olduğu serebral iskemiyi iyileştirme mekanizması da HIF-1 α yolunun yukarı regülasyonu ile ilgilidir. PI3K Akt yolunun aktivasyonu da nörolojik defisitleri iyileştirebilir ve serebral iskemi-reperfüzyon hasarı olan sıçanlar üzerinde nöroprotektif bir etkiye sahip olabilir. Ayrıca, HIF-1 α - VEGF sinyal yolu tümörlerin, özellikle de merkezi sinir sistemi tümörlerinin oluşumunda ve gelişiminde önemli bir rol oynamaktadır. Araştırmalar, honokiolün HIF-1 α ve hedef genleri VEGF ve GLUT1'in ekspresyonunu azaltarak glioma hücrelerinin proliferasyonunu inhibe ettiğini bulmuştur. Hayvan deneylerinde, bazı araştırmacılar insan kolon kanseri hücrelerinin katı bir tümör modelini oluşturmak için çıplak fareleri kullanmışlardır. Magnololün oral uygulamasından sonra, tümör büyümesini önemli ölçüde inhibe eder ve mekanizması HIF-1 α - VEGF yolunun ve PI3K Akt yolunun inhibisyonu ile ilgilidir.

Özetle, magnolol normal ve hipoksik ortamlarda HIF-1 α - VEGF sinyal yolu üzerinde farklı düzenleyici etkilere sahiptir. Houpo fenol, depresyon, serebral iskemi ve tümör hastalıklarını birden fazla yol ve hedef aracılığıyla tedavi edebilir ve bu hastalıkların tedavisinde Houpo fenol mekanizması hakkında daha fazla araştırma için yön sağlar. Ayrıca, tahmin edilen moleküler kenetlenme açısı ve honokiol ile HIF-1 α parçalayıcı enzim arasında iyi kenetlenme gözlenmiştir. Bu çalışma, honokiolün moleküler biyoloji ve diğer yöntemleri kullanarak HIF-1 α'yı nasıl etkilediğini araştırmaya devam edecektir.